高压涡轮空气导管装配方法及装置与流程

1.本发明涉及航空发动机技术领域，特别地涉及一种高压涡轮空气导管装配方法及装置。


背景技术：

2.发动机设计时，需要分别向高压涡轮及低压涡轮供冷却气，高压涡轮供求压力大、温度高，低压涡轮供气压力小，温度低。为了隔开这两股气，在高低压转子之间需要使用空气导管，通过空气导管隔开高压冷却气与低压冷却气。空气导管连接在高压涡轮后轴上，由于高压涡轮转子与低压涡轮转子间间隙较小，空气导管的安装固定是一项难度比较大的问题。
3.目前的一种新型空气导管连接结构，包括空气导管、涡轮后轴、定位环及弹性挡圈，所述空气导管的一端设置有外螺纹，所述涡轮后轴的一端设置有与所述外螺纹相匹配的内螺纹，空气导管与所述涡轮后轴之间采用螺纹连接，空气导管的外螺纹末端设置有肩颈，其后端面设置有一圈凸台；涡轮后轴的内圈沿装配方向依次设置有前端面、第一排卡槽、第二排卡槽和后端面；定位环包括多个内圈凹槽和多个外圈凹槽，其内圈凹槽与空气导管的凸台相匹配，其外圈凹槽与涡轮后轴内圈的第一排卡槽和第二排卡槽相匹配；
4.当空气导管按照规定的拧紧力矩拧与涡轮后轴拧紧后，其肩颈抵住涡轮后轴的前端面，定位环通过定位环上的内圈凹槽与空气导管后端面设置的一圈凸台对齐后将空气导管周向定位在涡轮后轴上，然后将弹性挡圈塞入定位环与涡轮后轴内圈的第二排卡槽之间，该结构的好处在于解决了空气导管与高压涡轮后轴连接防转的问题，能够对空气导管实现周向定位。但是在装配过程中会发现，常常出现空气导管拧紧力矩到位后，其端部的凸台与定位环的内圈凹槽无法对齐，导致定位环及弹簧挡圈无法装配。通常采用的解决方式是将空气导管拆解，钳工使用锉刀磨削配合面从而使端部的凸台转动一定角度后与定位环的凹槽对齐，磨削量一般累计小于0.1mm且需多次磨削，由于人工磨削难以控制每次的磨削量，易出现磨削量过大情况且磨削面凹凸不平，经常要多次磨削试装配后才能完全将凸台与凹槽对齐，每次拆装空气导管均需要拆装配套的辅助工装，工作量极大且效率低，多次装配、搬运过程中也可能造成零组件划伤、损坏等风险。


技术实现要素：

5.本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中空气导管和定位环的装配效率低，容易损伤产品的缺陷，提供一种种高压涡轮空气导管装配方法及装置。
6.本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
7.一种高压涡轮空气导管装配方法，用于航空发动机，所述航空发动机包括空气导管、涡轮后轴和定位环，所述空气导管和所述涡轮后轴螺纹连接，所述定位环设置在所述涡轮后轴的内圈之中，并与所述空气导管相连接；
8.所述高压涡轮空气导管装配方法包括以下步骤：
9.s1、将所述定位环的外圈凹槽与所述涡轮后轴的第二排卡槽对齐，并将所述定位环沿相反于装配方向上推入所述涡轮后轴的内圈之中；将所述空气导管沿装配方向与所述涡轮后轴拧紧，直至所述空气导管的肩颈与所述涡轮后轴的前端面贴紧；
10.s2、测量所述空气导管的凸台与所述定位环的内圈开槽之间的角度α；
11.s3、根据公式计算所述肩颈应该磨削的厚度h，其中，所述厚度的计算公式为：
[0012][0013]
式中：p为为所述空气导管的螺距；
[0014]
s4、对所述肩颈进行磨削，磨削量为厚度h；
[0015]
在本方案中，通过此高压涡轮空气导管装配方法，能够通过一次试装配测量出空气导管的凸台与定位环的内圈凹槽之间的角度偏差，并从原理上进行分析，通过变换公式由角度偏差准确计算出肩颈需要的磨削量，一次性磨削完成后即能保证空气导管装配成功，有效避免了以往多次反复试装配、磨削导致的人工成本的浪费，提高装配效率，同时有效降低反复拆装、搬运导致的零件划伤、损害的风险，提高了装配效率，提高装配质量。
[0016]
较佳地，所述高压涡轮空气导管装配方法的步骤s4之后还包括以下步骤：
[0017]
s5、再次将所述空气导管沿装配方向与所述涡轮后轴拧紧，达到规定的拧紧力矩后，检查所述定位环的所述内圈凹槽是否能够与所述凸台相配合；
[0018]
若能够，则不再重复执行步骤s1～s4，装配成功；若不能，则执行步骤s2～s4。
[0019]
在本方案中，通过增加此步骤s5，检查一次性磨削是否达到装配的要求，确保装配成功。
[0020]
较佳地，所述高压涡轮空气导管装配方法的步骤s1和s2之间还包括以下步骤：
[0021]
s11、检查所述定位环推入所述涡轮后轴的第二排卡槽之后，所述定位环能否进一步推入至所述涡轮后轴的第一排卡槽处且与所述凸台配合，
[0022]
若能够，则不再执行步骤s2～s4，装配成功；
[0023]
若不能，则执行步骤s2～s4。
[0024]
在本方案中，在测量角度α之前，通过此步骤s11，可以判断进行磨削处理的必要性。
[0025]
较佳地，所述高压涡轮空气导管装配方法的步骤s4还包括：
[0026]
检查所述空气导管的表面是否有高点，若有所述高点，则对所述高点进行局部磨削，直至没有所述高点。
[0027]
在本方案中，检查并去除高点，使得肩颈获得一个光滑的表面，有利于获得更好的装配效果。
[0028]
一种测量工具，用于上述步骤s2，所述测量工具包括导轨、滑块和拧紧杆，所述导轨包括跑道和定位块，所述定位块的宽度与所述定位环的所述内圈卡槽的宽度相同，所述滑块沿所述跑道的移动形成扇形角度β，所述空气导管的凸台的数量为n，所述扇形角度β的条件为：
[0029][0030]
所述滑块通过连接件穿过所述跑道与所述拧紧杆相连接，并且所述连接件可以在
所述跑道内自由滑动。
[0031]
在本方案中，此测量工具是比较适合于涡轮后轴的内圈比较狭小的测量环境，使得测量操作简便；只需要用手轻轻拨动滑块即可实现滑块与任意角度空气导管凸台的紧密贴合，测量出的角度偏差准确、精度高。
[0032]
较佳地，所述导轨的厚度不大于所述定位环的厚度。
[0033]
在本方案中，通过此厚度关系设置，使得滑块与拧紧杆之间的连接件不会太长，连接件在跑道内的滑动更灵活，方便滑动操作。
[0034]
较佳地，所述滑块沿所述空气导管的径向上的外径不大于所述空气导管的凸台沿所述空气导管的径向上的外径。
[0035]
在本方案中，通过设置此滑块与凸台的外径大小关系，使得滑块不会因为其外径太大而与涡轮后轴的内壁产生干涉，导致无法在相邻凸台之间自由滑动。
[0036]
较佳地，所述涡轮后轴的所述第一排卡槽面向所述第二排卡槽的一侧沿垂直于所述涡轮后轴的轴向上形成结构端面，所述拧紧杆的长度大于从所述结构端面到所述涡轮后轴的后端面的距离。
[0037]
在本方案中，较长拧紧杆的设计，可以在敞开的外部空间中实现滑块的定位紧固，解决了在狭窄的涡轮后轴内腔无法对滑块进行定位的问题。
[0038]
一种磨削工具，用于上述步骤s4，所述磨削工具包括把手和圆盘，所述把手与所述圆盘连接，
[0039]
所述圆盘与所述空气导管的所述肩颈同轴，并且所述圆盘的内径与所述肩颈的外径相等，所述圆盘的端面垂直于所述圆盘的轴向上。
[0040]
在本方案中，此磨削工具是磨削空气导管的肩颈的专用工具，仅需要通过按压旋转把手，即可实现圆盘底面对空气导管肩颈的磨削工作，提高了磨削效率，又避免磨削过程中对空气导管的损伤。
[0041]
较佳地，所述圆盘的厚度不小于所述空气导管的肩颈的厚度。
[0042]
在本方案中，通过设置此厚度关系，确保肩颈所需要磨削的表面各处能够在同一次磨削中都被磨削到，避免多次磨削，提高磨削效率。
[0043]
本发明的积极进步效果在于：通过此高压涡轮空气导管装配方法，能够一次试装配测量并计算出配合端面需要磨削的厚度，从而在下次装配中一次性完成装配，避免多次拆装造成的工作效率低下、多次装配过程中可能造成的零组件划伤、损坏等风险，提高了装配效率，提高装配质量。通过此测量工具，方便于在涡轮后轴的内壁的狭小空间中进行测量操作。通过磨削工具，定制于空气导管，提高了磨削效率。
附图说明
[0044]
图1为本发明实施例的高压涡轮空气导管装配方法的装配结构示意图。
[0045]
图2(a)为本发明实施例的高压涡轮空气导管装配方法的装配结构分解图(一)。
[0046]
图2(b)为本发明实施例的高压涡轮空气导管装配方法的装配结构分解图(二)。
[0047]
图2(c)为本发明实施例的高压涡轮空气导管装配方法的装配结构分解图(三)。
[0048]
图2(d)为本发明实施例的高压涡轮空气导管装配方法的装配结构分解图(四)。
[0049]
图3为本发明实施例的高压涡轮空气导管装配方法的角度α示意图。
[0050]
图4为本发明实施例的测量工具的结构示意图。
[0051]
图5为本发明实施例的测量工具的结构示意图。
[0052]
图6为本发明实施例的测量方法的示意图。
[0053]
图7为本发明实施例的高压涡轮空气导管装配方法的步骤流程图。
[0054]
图8为本发明实施例的磨削工具的结构示意图。
[0055]
附图标记说明：
[0056]
空气导管1，肩颈5，凸台6，
[0057]
涡轮后轴2，前端面17，第一排卡槽9，第二排卡槽10，结构端面18，
[0058]
定位环3，内圈凹槽7，外圈凹槽8，
[0059]
弹簧挡圈4，
[0060]
导轨11，滑块12，拧紧杆13，定位块14，跑道19，连接件20，
[0061]
把手15，圆盘16，
[0062]
装配方向a。
具体实施方式
[0063]
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
[0064]
如图1、图2(a)～图2(d)、图3和图7所示，本发明提供一种高压涡轮空气导管装配方法，用于航空发动机，航空发动机包括空气导管1、涡轮后轴2和定位环3，空气导管1和涡轮后轴2螺纹连接，定位环3设置在涡轮后轴2的内圈之中，并与空气导管1相连接，弹簧挡圈4被塞入到定位环3与涡轮后轴2内圈的第二排卡槽10之间；
[0065]
该高压涡轮空气导管装配方法包括以下步骤：
[0066]
s1、将定位环3的外圈凹槽8与涡轮后轴2的第二排卡槽10对齐，并将定位环3沿相反于装配方向a上推入涡轮后轴2的内圈之中；将空气导管1沿装配方向a与涡轮后轴2拧紧，直至空气导管1的肩颈5与涡轮后轴2的前端面17贴紧；
[0067]
s2、测量空气导管1的凸台6与定位环3的内圈开槽之间的角度α；
[0068]
s3、根据公式计算肩颈5应该磨削的厚度h，其中，厚度的计算公式为：
[0069][0070]
式中：p为为空气导管1的螺距；
[0071]
s4、对肩颈5进行磨削，磨削量为厚度h；
[0072]
在本方案中，通过此高压涡轮空气导管装配方法，能够通过一次试装配测量出空气导管的凸台6与定位环的内圈凹槽7之间的角度偏差，并从原理上进行分析，通过变换公式由角度偏差准确计算出肩颈5需要的磨削量，一次性磨削完成后即能保证空气导管装配成功，有效避免了以往多次反复试装配、磨削导致的人工成本的浪费，提高装配效率，同时有效降低反复拆装、搬运导致的零件划伤、损害的风险，提高了装配效率，提高装配质量。
[0073]
在本实施例中，该高压涡轮空气导管装配方法的步骤s4之后还包括以下步骤：
[0074]
s5、再次将空气导管1沿装配方向a与涡轮后轴2拧紧，达到规定的拧紧力矩后，检查定位环3的内圈凹槽7是否能够与凸台6相配合；
[0075]
若能够，则表明一次性磨削已经达到所需要的磨削量，空气导管、定位环、弹簧挡圈与涡轮后轴的装配成功，不再需要重复执行步骤s1～s4；若不能，则执行步骤s2～s4。
[0076]
通过增加此步骤s5，检查一次性磨削是否达到装配的要求，确保装配成功。
[0077]
在本实施例中，该高压涡轮空气导管装配方法的步骤s1和s2之间还包括以下步骤：
[0078]
s11、检查定位环3推入涡轮后轴2的第二排卡槽10之后，定位环3能否推入至涡轮后轴2的第一排卡槽9处且与凸台6配合，
[0079]
若能够，则表明空气导管的凸台与定位环的外圈凹槽之间没有角度偏差，空气导管、定位环、弹簧挡圈与涡轮后轴能够直接装配成功，不需要执行后续步骤s2～s4；若不能，则执行步骤s2～s4。
[0080]
在测量角度α之前，通过此步骤s11，可以判断进行磨削处理的必要性。
[0081]
在本实施例中，该高压涡轮空气导管装配方法的步骤s4还包括：
[0082]
检查空气导管1的表面是否有高点，若有高点，则对高点进行局部磨削，直至没有高点。检查并去除高点，使得肩颈5获得一个光滑的表面，有利于获得更好的装配效果。
[0083]
如图4～6所示，一种测量工具，可用于上述步骤s2，该测量工具包括导轨11、滑块12和拧紧杆13，
[0084]
导轨11包括跑道19和定位块14，定位块14的宽度与定位环3的内圈凹槽7的宽度相同，滑块12沿跑道19的移动形成扇形角度β，凸台6的数量为n，扇形角度β的条件为：
[0085][0086]
滑块12通过连接件20穿过跑道19与拧紧杆13相连接，并且连接件20可以在跑道19内自由滑动，在本实施例中，连接件20为螺栓，螺栓的大径小于导轨11的跑道19宽度。但在其他实施例中，连接件20也可以为其他能满足此测量工具使用要求的结构。
[0087]
该测量工具是比较适合于涡轮后轴2的内圈比较狭小的测量环境，使得测量操作简便；只需要用手轻轻拨动滑块12即可实现滑块12与任意角度空气导管的凸台6的紧密贴合，测量出的角度偏差准确、精度高。当然，在其他实施例中，测量角度也可以采用其他满足测量要求的工具。
[0088]
其中，导轨11的厚度不大于定位环3的厚度；沿空气导管1的径向上，滑块12的外径不大于凸台6的外径。设置导轨与定位环的厚度关系，使得滑块12与拧紧杆13之间的螺栓不会太长，螺栓在跑道19内的滑动更灵活，方便滑动操作。设置滑块与凸台的外径大小关系，使得滑块不会因为其外径太大而与涡轮后轴的内壁产生干涉，导致无法在相邻凸台之间自由滑动。
[0089]
如图1所示，涡轮后轴2的第一排卡槽9面向第二排卡槽10的一侧沿垂直于涡轮后轴2的轴向上形成结构端面18，拧紧杆13的长度大于从结构端面18到涡轮后轴2的后端面(图中未显示)的距离。较长拧紧杆13的设计，可以在敞开的外部空间中实现滑块12的定位紧固，解决了在狭窄的涡轮后轴2内腔无法对滑块12进行定位的问题。
[0090]
由于涡轮后轴2的内径通常很小，只能容纳一只手和测量工具，如图6所示，测量角度α时，将导轨11的定位块14卡在定位环3的内圈凹槽7中，并用左手手掌托住此测量工具，在外部敞开空间中通过右手移动拧紧杆13，并用左手配合使滑块12的右侧与空气导管1的
凸台6左侧紧密贴合后，转动拧紧杆13使滑块12位置压紧固定不动，然后将测量工具从腔体内取出，测量出角度α即可。
[0091]
如图8所示，一种磨削工具，可用于上述步骤s4，磨削工具包括把手15和圆盘16，把手15与圆盘16连接，把手15为可旋转把手，
[0092]
圆盘16与空气导管1的肩颈5同轴，并且圆盘16的内径与肩颈5的外径相等，圆盘16的端面垂直于圆盘16的轴向上。
[0093]
由于圆盘16的底面设计可能有一定的粗糙度，每次磨削可以实现0.05mm以内的微量磨削。当磨削量达到要求时，可以在圆盘16的底部涂着色剂，对空气导管1的肩颈5进行着色检查，再通过锉刀对高点进行局部打磨至平整，其中，还可以用砂纸等工具对肩颈5的表面进行抛光处理，获得更为光洁的表面，在其他实施例中，可以根据圆盘底面的粗糙度调节每次的磨削量，可以通过其他方面来检查高点。
[0094]
此磨削工具是磨削空气导管1的肩颈5的专用工具，仅需要通过按压旋转把手，即可实现圆盘底面对空气导管肩颈的磨削工作，提高了磨削效率，又避免磨削过程中对空气导管1的损伤。
[0095]
其中，圆盘16的厚度不小于空气导管1的肩颈5的厚度。通过设置此厚度关系，确保肩颈5所需要磨削的表面各处能够在同一次磨削中都被磨削到，避免多次磨削，提高磨削效率，当然，在其他实施例中，磨削工具也可以采用其他满足磨削要求的工具。
[0096]
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。